多科性高校工科專業(yè)創(chuàng)新型人才培養(yǎng)模式研究

靳華偉+陳清華+張新+王傳禮

摘要：為了進(jìn)一步提升多科性高校工科專業(yè)的實(shí)踐能力、創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式、克服現(xiàn)行實(shí)踐體系瓶頸，以工科專業(yè)畢業(yè)生實(shí)踐能力調(diào)查為切入點(diǎn)，從改革實(shí)踐課程體系出發(fā)，進(jìn)行創(chuàng)新型人才培養(yǎng)模式研究。創(chuàng)新研究方法，采用了質(zhì)性研究方法和統(tǒng)計(jì)學(xué)原理分析了現(xiàn)行實(shí)踐培養(yǎng)體系存在的共性問題，提出了“工科專業(yè)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)”課程體系建設(shè)，闡述了新課程體系的特色和必要性。上述研究結(jié)論和建設(shè)成果適用于絕大多數(shù)工科專業(yè)，對(duì)其他新老專業(yè)課程體系改革具有一定的參考和指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：多科性；工科專業(yè)；創(chuàng)新型；虛擬仿真；實(shí)驗(yàn)教學(xué)

中圖分類號(hào)：C969文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：16721101（2016）05008904

加強(qiáng)新形勢(shì)下高校實(shí)踐育人工作已被寫入《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010—2020年）》，是高校提升教學(xué)能力的主要著力點(diǎn)。本文以安徽理工大學(xué)工科專業(yè)實(shí)踐改革為例，進(jìn)行多科性本科高校工科專業(yè)創(chuàng)新型人才培養(yǎng)模式研究，即實(shí)踐育人研究。

同時(shí)，在我國產(chǎn)業(yè)體系逐漸發(fā)展的過程中，工業(yè)仍為經(jīng)濟(jì)體系中極為重要的支撐性產(chǎn)業(yè)。隨著社會(huì)發(fā)展，企業(yè)對(duì)專業(yè)技術(shù)人才的需求也日益旺盛。針對(duì)此，眾多高校依據(jù)市場(chǎng)所呈現(xiàn)出的需求，紛紛加大開設(shè)工科專業(yè)。例如，至2015年已有超過100所高校開設(shè)了車輛工程或與汽車相關(guān)的工科專業(yè)，并有繼續(xù)增多的趨勢(shì)。安徽理工大學(xué)于2001年開設(shè)車輛工程專業(yè)，作為一所特色鮮明的多科性大學(xué)，其具有專業(yè)類大學(xué)所不具備的豐富學(xué)科門類，有利于多學(xué)科交叉滲透和拓展學(xué)生知識(shí)視野，并激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維。但隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展和技術(shù)進(jìn)步，社會(huì)對(duì)大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐能力要求日益提升，對(duì)于新開設(shè)工科專業(yè)的地方多科性高校而言，存在著特色不明顯、教學(xué)資源有限和教科研實(shí)力不強(qiáng)等諸多問題，如何克服上述困難、培養(yǎng)符合社會(huì)需求的專業(yè)創(chuàng)新型人才，是亟待解決的課題。

相關(guān)學(xué)者認(rèn)識(shí)到改革的必要性[1]，以工程教育[2]和職業(yè)能力[3-4]為出發(fā)點(diǎn)先后提出了實(shí)踐教學(xué)[5]、工程實(shí)踐[6-7]、TRIZ理論[8]、CDIO工程教育理念[9]、能力貢獻(xiàn)理念[10]和PBL教學(xué)理念[11]等改革思路，但這些改革大多基于現(xiàn)行實(shí)踐教學(xué)體系，效果有限，沒有能夠從根本上改變學(xué)生實(shí)踐能力不足的現(xiàn)狀[12]。本文創(chuàng)新研究方法，以安徽理工大學(xué)工科專業(yè)畢業(yè)生實(shí)踐能力調(diào)查為切入點(diǎn)，從改革實(shí)踐課程體系出發(fā)進(jìn)行創(chuàng)新型人才培養(yǎng)模式研究，分析了現(xiàn)行實(shí)踐體系存在的問題，提出了“工科專業(yè)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)”課程體系。一、現(xiàn)行實(shí)踐教學(xué)體系調(diào)研

本文創(chuàng)新研究方法，采用質(zhì)性研究方法對(duì)現(xiàn)行課程體系下工科工程師發(fā)展制約因素進(jìn)行探索性研究。根據(jù)質(zhì)性研究的強(qiáng)度抽樣原則，選取了安徽理工大學(xué)車輛工程專業(yè)2011級(jí)畢業(yè)本科生為研究對(duì)象，樣本數(shù)量為30。樣本中畢業(yè)生按在校實(shí)踐成績分為4檔，其畢業(yè)后從事職業(yè)和在校實(shí)踐成績?nèi)绫?所示。調(diào)研內(nèi)容集中于學(xué)生實(shí)踐技能的掌握和運(yùn)用，調(diào)研方式采用電話或面對(duì)面進(jìn)行，每個(gè)調(diào)研持續(xù)約20-30分鐘，調(diào)研后對(duì)談話錄音進(jìn)行整理，并基于最優(yōu)值距離綜合法分析評(píng)價(jià)分值。

（一）研究發(fā)現(xiàn)

被調(diào)查的30名本科畢業(yè)生總共報(bào)告了205次實(shí)踐運(yùn)用效果。我們將205次實(shí)踐運(yùn)用效果歸納為4個(gè)效果主題，按實(shí)踐能力由好到差依次為：“實(shí)踐和理論貫通”、“實(shí)踐服務(wù)于理論”、“實(shí)踐有趣論”和“實(shí)踐無指導(dǎo)意義”。其中，“實(shí)踐有趣論”是學(xué)生反應(yīng)最多的，占到了報(bào)告總數(shù)的56.1%；“實(shí)踐和理論貫通”和“實(shí)踐服務(wù)于理論”占比相當(dāng)，分別占報(bào)告總數(shù)的15.1%和15.8%；“實(shí)踐無指導(dǎo)意義”相對(duì)最少，占總數(shù)的13%（見表2）。下面將對(duì)各效果主題的內(nèi)容進(jìn)行分析。 （二）實(shí)踐能力在延續(xù)價(jià)值的體現(xiàn)

1.實(shí)踐反饋。畢業(yè)生反饋的實(shí)踐能力包括對(duì)汽車結(jié)構(gòu)認(rèn)知、運(yùn)用常用工具進(jìn)行拆裝能力、運(yùn)用儀表進(jìn)行參數(shù)測(cè)量、對(duì)常見汽車故障排查等。延續(xù)價(jià)值指的是畢業(yè)一定時(shí)間后，學(xué)生對(duì)實(shí)踐環(huán)節(jié)價(jià)值再次提取時(shí)，對(duì)實(shí)踐的再次掌握程度。報(bào)告最多的是運(yùn)用常用工具進(jìn)行拆裝能力欠缺，約83次，占比在40%以上；其次是汽車結(jié)構(gòu)認(rèn)知，占比約在30%；運(yùn)用儀表進(jìn)行參數(shù)測(cè)量和對(duì)常見汽車故障排查二者占到20%；學(xué)生還報(bào)告了其他方面的實(shí)踐能力欠缺，約占10%。

2.“遺忘問題”。有80%以上學(xué)生提到了實(shí)踐知識(shí)“遺忘”問題，實(shí)踐作為獨(dú)立于書本知識(shí)的一門動(dòng)手環(huán)節(jié)，其價(jià)值和體會(huì)是通過實(shí)際操作實(shí)現(xiàn)的，實(shí)驗(yàn)報(bào)告的存在并不能彌補(bǔ)實(shí)踐存在的問題。學(xué)生在一年，乃至多年后，對(duì)以前所經(jīng)歷的實(shí)踐知識(shí)需要有所回顧的時(shí)候，因?yàn)楝F(xiàn)有實(shí)踐課程體系的緣故，并不能很好的對(duì)其起到再次教育的目的。

3.對(duì)實(shí)踐能力的價(jià)值延續(xù)主要因畢業(yè)后從事職業(yè)和在校實(shí)踐成績而定。如表2，研發(fā)工程師職業(yè)學(xué)生成績較好，處于B檔以上，但學(xué)生成績對(duì)實(shí)踐能力不起決定作用，存在“實(shí)踐有趣論”，分析原因在于重視程度不夠；整機(jī)廠車間工程師職業(yè)學(xué)生成績處于C檔以上，運(yùn)用情況發(fā)布也較好較合理，“實(shí)踐和理論貫通”和“實(shí)踐服務(wù)于理論”層級(jí)占到近67%；零部件廠產(chǎn)品工程師職業(yè)學(xué)生成績沒有A檔，B檔和C檔占多數(shù)，且平均發(fā)布在“實(shí)踐和理論貫通”、“實(shí)踐服務(wù)于理論”和“實(shí)踐有趣論”中；車輛銷售及客服職業(yè)學(xué)生成績偏低，且集中在“實(shí)踐有趣論”和“實(shí)踐無指導(dǎo)意義”中；其他職業(yè)包括讀研學(xué)生、非車輛行業(yè)就業(yè)學(xué)生等，成績兩級(jí)分化，A檔學(xué)生多選擇讀研繼續(xù)深造，D檔學(xué)生出現(xiàn)非跨專業(yè)就業(yè)現(xiàn)象，這兩類學(xué)生的實(shí)踐運(yùn)用情況較差。從上述分析可見，畢業(yè)后從事職業(yè)對(duì)學(xué)生實(shí)踐能力的價(jià)值延續(xù)起到?jīng)Q定作用，在校成績對(duì)其也起到積極的作用。為了評(píng)價(jià)現(xiàn)有實(shí)踐體系是否滿足不同職業(yè)學(xué)生對(duì)實(shí)踐能力的需求，下面基于最優(yōu)值距離綜合法進(jìn)行評(píng)價(jià)分析。

（三）基于最優(yōu)值距離綜合法的具體評(píng)價(jià)分析

最優(yōu)值距離綜合法在這里是以“實(shí)踐和理論貫通”、“實(shí)踐服務(wù)于理論”、“實(shí)踐有趣論”和“實(shí)踐無指導(dǎo)意義”四個(gè)不同反饋效果所體現(xiàn)的綜合實(shí)踐效果與期望效果之間差異大小來評(píng)價(jià)現(xiàn)有實(shí)踐模式，即實(shí)際值與最優(yōu)值（或標(biāo)準(zhǔn)值）之間距離的大小來衡量評(píng)價(jià)對(duì)象效益的高低。課題采用最優(yōu)值距離法的平方平均綜合形式（見公式1），計(jì)算最優(yōu)值距離綜合評(píng)價(jià)分值。Si值越小，與期望效果越接近，表明現(xiàn)有模式越佳；Si值越大，越遠(yuǎn)離期望效果，表明現(xiàn)有模式效果越差越低。式中x為指標(biāo)值，W是指標(biāo)的權(quán)重。權(quán)重采用加權(quán)平均法構(gòu)權(quán)如公式2，它是基于各個(gè)分組的頻率Pi確定則評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重的主觀賦權(quán)方法，樣本數(shù)要求在30人以上；指標(biāo)值采用0.8、0.6、0.4、0.2遞減取值計(jì)算權(quán)重值，如公式3。 由上述分析可得，S為0.493 4，距離零點(diǎn)最優(yōu)期望結(jié)果存在一定的距離，現(xiàn)有實(shí)踐培養(yǎng)模式存在提升的空間，需要進(jìn)行優(yōu)化分析。

二、現(xiàn)行實(shí)踐培養(yǎng)課程體系存在的問題

（一）現(xiàn)行實(shí)踐培養(yǎng)體系

以安徽理工大學(xué)為例，該校工科專業(yè)具備了成熟的實(shí)踐培養(yǎng)體系，不僅滿足了專業(yè)認(rèn)證的需求，成功培養(yǎng)了上述最優(yōu)值距離綜合評(píng)價(jià)分值較低的畢業(yè)生，還不斷在創(chuàng)新中改進(jìn)，不斷加大實(shí)踐環(huán)節(jié)的培養(yǎng)力度，形成了行之有效的現(xiàn)行實(shí)踐培養(yǎng)體系。

（二）問題剖析

“工科工程師”要求高校畢業(yè)生具有較高的動(dòng)手實(shí)踐能力，高校從培養(yǎng)學(xué)生角度出發(fā)，需要不斷提升實(shí)踐培養(yǎng)水平。在現(xiàn)行實(shí)踐環(huán)節(jié)日漸完善的狀況下，提升培養(yǎng)水平是高校教育者面臨的課題。在專業(yè)認(rèn)證的背景下，從培育“工科專業(yè)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)”課程體系建設(shè)的角度對(duì)現(xiàn)行實(shí)踐環(huán)節(jié)展開問題剖析如下：

1.存在“斷片”現(xiàn)象。從表3可知，為了保證學(xué)生在大學(xué)學(xué)習(xí)期間，對(duì)實(shí)踐認(rèn)知的連續(xù)性，實(shí)踐學(xué)期已較為均勻的發(fā)布于各個(gè)學(xué)期，但由于受理論課程學(xué)習(xí)、實(shí)踐地點(diǎn)、實(shí)踐形式、實(shí)踐條件、學(xué)生主體因素、外在環(huán)境因素等多方面干擾，學(xué)生對(duì)實(shí)踐的“記憶”是模糊的、不連續(xù)的，存在“斷片”現(xiàn)象，影響實(shí)踐效果。

2.存在“疲勞”感。從表3可知，為了滿足“工科工程師”和專業(yè)認(rèn)證的要求，學(xué)生現(xiàn)行實(shí)踐環(huán)節(jié)比重較大，且時(shí)間多集中在教師的正常工作時(shí)間，對(duì)于部分學(xué)生而言，存在實(shí)踐過緊過密的問題。學(xué)生白天主要集中于文化課的學(xué)習(xí)，晚上是其主要的自由學(xué)習(xí)時(shí)間，如果部分學(xué)生自身學(xué)習(xí)能力不強(qiáng)，在面對(duì)眾多實(shí)踐環(huán)節(jié)時(shí)，則流于應(yīng)付，并且影響其學(xué)習(xí)效率，實(shí)踐課后不能對(duì)知識(shí)進(jìn)一步鞏固，使其精神帶來緊繃，產(chǎn)生“疲勞”感。

3.實(shí)踐反應(yīng)理論知識(shí)不夠。實(shí)踐是對(duì)理論知識(shí)的再深化教育，但在實(shí)際動(dòng)手實(shí)踐過程中，容易忽略小的知識(shí)點(diǎn)、對(duì)知識(shí)點(diǎn)講解不夠、實(shí)踐設(shè)備不易拆卸等問題，實(shí)踐效果沒有達(dá)到最優(yōu)化。

三、“工科專業(yè)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)”課程體系

（一）虛擬仿真課程體系概述

“工科專業(yè)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)”課程是為了適應(yīng)工科工程師的發(fā)展要求，面向工科專業(yè)本科生與專業(yè)學(xué)位研究生開放的一門網(wǎng)絡(luò)必修實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，旨在解決學(xué)生實(shí)踐環(huán)節(jié)學(xué)習(xí)過程中存在的學(xué)習(xí)連續(xù)性不夠、學(xué)習(xí)時(shí)間和方式等差異性較大的問題。該課程體系以仿真教學(xué)為主線，內(nèi)容不僅涵蓋專業(yè)核心課程實(shí)踐環(huán)節(jié)的精華，還涉及了課堂教學(xué)一般不能兼顧的交叉課程內(nèi)容。課程體系定位為專業(yè)核心理論課程和工程實(shí)踐環(huán)節(jié)完成之后的知識(shí)再鞏固，將理論知識(shí)通過虛擬仿真的形式動(dòng)畫的予以展示，是進(jìn)一步復(fù)習(xí)和拔高認(rèn)知水平的基礎(chǔ)。它是針對(duì)現(xiàn)行實(shí)踐課程體系問題，對(duì)其進(jìn)行的有益補(bǔ)充，它保證的學(xué)生學(xué)習(xí)實(shí)踐知識(shí)的靈活性，可以實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)的連續(xù)性，杜絕“斷片”現(xiàn)象、“疲勞”感，以實(shí)踐角度、全方面、無死角、選擇性的學(xué)習(xí)各個(gè)知識(shí)點(diǎn)。該課程體系建設(shè)基于虛擬網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。

（二）虛擬仿真課程體系建設(shè)

“工科專業(yè)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)”課程體系包括“工科結(jié)構(gòu)虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)”和“工科設(shè)備性能虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)”兩大模塊，具有以下特色：

1.豐富了教學(xué)方法與手段。實(shí)現(xiàn)了線上、線下教學(xué)互動(dòng)，在現(xiàn)行線上實(shí)踐培養(yǎng)體系下，通過虛擬仿真，克服了因?qū)嵺`教學(xué)方法與手段落后帶來的學(xué)生學(xué)習(xí)不連續(xù)、精力不集中、學(xué)習(xí)效率低等問題。線上的仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)突破了傳統(tǒng)教學(xué)對(duì)客觀條件的依賴性，拉近了學(xué)生與實(shí)驗(yàn)室的距離，豐富了課堂教學(xué)形式。

2.加快了教學(xué)內(nèi)容更新速度?！肮た茖I(yè)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)”課程由于其依賴虛擬網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，各種教學(xué)資源可以得到最大化利用，同時(shí)，更新速度較快，較好的滿足了現(xiàn)代技術(shù)發(fā)展對(duì)教學(xué)資源換代的需求，提升了教學(xué)效果。教師可以將最新科技投入到仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，與理論教學(xué)實(shí)現(xiàn)互動(dòng)，最大限度地發(fā)揮線上教學(xué)內(nèi)容更新速度快的優(yōu)勢(shì)。

3.加強(qiáng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的自主性和趣味性。作為現(xiàn)行實(shí)踐系統(tǒng)的有益補(bǔ)充，學(xué)生可以隨時(shí)隨地的進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，可以對(duì)課程理論和實(shí)踐環(huán)節(jié)認(rèn)識(shí)不足的內(nèi)容進(jìn)行再學(xué)習(xí)，加強(qiáng)了其學(xué)習(xí)的自主性。同時(shí)，線上虛擬教學(xué)環(huán)境借助其動(dòng)畫效果和虛擬技術(shù)，增強(qiáng)學(xué)習(xí)的趣味性。

4.投資小，見效快。傳統(tǒng)工科專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)備投資較大，新技術(shù)的涌現(xiàn)給設(shè)備更新帶來了巨大壓力。通過虛擬仿真系統(tǒng)，以最小的代價(jià)、零耗材損耗率開展實(shí)驗(yàn)，完成一些線下不可能完成的實(shí)驗(yàn)。

四、結(jié)束語

當(dāng)前，提升高校實(shí)踐教育是教育工作者的緊要任務(wù)之一，如何進(jìn)一步完善現(xiàn)行體系和培育新體系是未來研究的兩個(gè)主要方向。尤其是多科性本科高校工科專業(yè)在多學(xué)科交叉和滲透的優(yōu)勢(shì)背景下，如何進(jìn)一步提升實(shí)踐能力、創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式、克服現(xiàn)行實(shí)踐體系瓶頸，是亟待解決的課題。本文以安徽理工大學(xué)工科專業(yè)實(shí)踐教學(xué)改革為例，創(chuàng)新研究方法，采用了質(zhì)性研究方法和統(tǒng)計(jì)學(xué)原理分析指出了現(xiàn)行實(shí)踐培養(yǎng)體系存在的共性問題，提出了工科專業(yè)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)”課程體系建設(shè)，闡述了新課程體系的特色和必要性。上述研究結(jié)論和建設(shè)成果適用于絕大多數(shù)工科專業(yè)，對(duì)其他新老專業(yè)課程體系改革具有一定的參考和指導(dǎo)意義。

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2016年9月Journal of Anhui University of Science and Technology（Social Science）Sep.2016